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大風速下超聲波風速風向儀為什么測量不到風速【大禹電子】
超聲波風速儀的工作原理是利用超聲波時差法來實現(xiàn)風速風向的測量。由于聲音在空氣中的傳播速度,會和風向上的氣流速度疊加。假如超聲波的傳播方向與風向相同,那么它的速度會加快;反之,若超聲波的傳播方向若與風向相反,那么它的速度會變慢。所以,在固定的檢測條件下,超聲波在空氣中傳播的速度可以和風速函數(shù)對應。 通過計算即可得到精確的風速和風向。由于聲波在空氣中傳播時,它的速度受溫度的影響很大;風速傳感器檢測兩個通道上的兩個相反方向,因此溫度對聲波速度產(chǎn)生的影響可以忽略不計。
可為何風速達到50米/秒或者更高風速,超聲波風速風向儀就沒有信號了。
經(jīng)過分析有以下幾種情況:
1. 多普勒效應造成的頻率偏差:超聲波風速風向儀的換能器中心頻率在200KHz,無風情況下一個換能器發(fā)射,另一個換能器接收到的也是200Khz,當風速達到50米/秒的時候,因為多普勒效應,接收換能器接收到的信號頻率偏離200Khz比較遠,造成接收換能器接收到超過換能器中心帶寬范圍的信號。
2.靈敏度的變化:在無風條件下,200Khz頻率的風速風向儀換能器DYA-200-01D用12V、16V和24V電壓驅(qū)動,兩個換能器之間距離5cm、10cm的位置,一個發(fā)射一個接收,風速越大,風壓越小,超聲波在傳輸過程中衰減就越厲害,接收端接收到的信號就越小。達到50米/秒的風速下,接收換能器接收到的信號只有微伏級別了,所以測量不到風速了。
3.發(fā)射角度偏移:以DYA-200-01D風速風向儀換能器為例,(波束寬度)半功率角@-3dB:10°±2,銳度角:23°±4。風速越大,發(fā)射換能器的角度偏移越大,達到一定大的風速后,造成接收換能器不在銳度角范圍內(nèi),從而測量不到風速。這個因素對大風速測量是最小的。
大禹電子產(chǎn)品主要四大類:工控儀表、工業(yè)傳感器、海洋設(shè)備、超聲波換能器。產(chǎn)品應用場景:超聲波測距,監(jiān)測水位/流速/流量/泥位/水深等,水下通信/定位/避障。
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超聲波換能器的盲區(qū)不只是由它本身決定的【大禹電子】
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